2022年交控科技研究报告 轨交信号系统龙头-首家掌握自主CTBC技术

2022年交控科技研究报告轨交信号系统龙头_首家掌握自主CTBC技术1、交控科技：轨交信号系统龙头，首家掌握自主CTBC技术1.1、轨交信号解决方案领跑者国内首家掌握自主化CBTC核心技术的轨交信号系统总承包商。公司是国内轨道交通信号解决方案领域的领先者，技术持续领跑。2010年，搭载公司基础CBTC系统的北京亦庄线顺利开通，打破国外厂商对信号系统的技术垄断；2017年，公司FAO系统在北京燕房线实现了工程化应用；2020年，由公司牵头的重庆I-CBTC示范工程项目通过验收，该示范工程突破了城市轨道交通互联互通的世界性难题，同年公司VBTC产品获得独立第三方安全认证；2021年，公司VBTC系统获SIL4级安全认证，并获取北京11号线试运行授权，其中ITE是全球首个独立获得SIL4级安全认证授权的感知运行产品。公司股权结构分散，背靠北京交通大学高校科研资源。公司第一大股东京投公司及其一致行动人基石基金，合计持股比例为19.86%，第二大股东郜春海持股比例为9.61%，股权结构较为分散。其中，第一大股东京投公司为北京市人民政府100%控股，主要负责北京市地铁等轨道交通的运营管理，交大资产为北京交通大学100%持股。董事长郜春海为技术出身，是国家高层次人才特殊支持计划领军人才。1.2、掌握自主CBTC核心技术，主营城市轨道交通信号系统公司以CBTC技术为基础，专业从事城市轨道交通信号系统的研发、设备研制、系统集成以及信号系统总承包、维保维护服务等。主要产品有基础CBTC系统、I-CBTC系统、FAO系统等，并在信号系统的基础上，将业务范围延伸至城轨云系统、TIDS系统。1）基础CBTC系统：基于通信的列车运行控制系统，采用先进的通信、计算机技术，连续控制、监测列车运行的移动闭塞方式，通过车载设备、轨旁通信设备实现列车与车站或控制中心之间的信息交换，完成列车运行控制。CBTC系统具有发车间隔小、安全可靠性更高等优势，公司的CBTC信号系统解决方案由以ATP/ATO为核心的七个子系统组成。2）I-CBTC系统：I-CBTC是基于CBTC的进一步升级，I-CBTC的优势是可以为轨道交通用户降低投资和运营成本，提高乘客出行效率，实现资源共享。主要优势包括：①实现不同线路车辆的资源共享，有效降低车辆的采购成本；②实现运营组织调度和司机人员的资源共享，减少人力成本和培训成本；③实现车辆段、停车场、正线线路、换乘车站共享，减少相关设备和轨道建设用地、征地，降低建设和后期维护成本；④有利于实现城市轨道交通的网络化运营，提高乘客出行效率。3）全自动运行系统（FAO系统）：全自动运行系统是一套全功能自动化运行、无司机在线参与值守的列车运行控制系统。FAO是轨道交通信号系统的第四代产品，相比于基础CBTC系统，FAO的主要优势为实现运行的高度自动化水平、提升系统的安全性和可靠性、提高运营组织的效率和灵活性。4）城轨云系统：应用了云平台、边缘计算技术，将信号、综合监控、AFC、企业信息化等在内的多个业务系统通过统一云平台实现线网级综合应用。5）TIDS系统：融合AI、机器视觉、泛在感知技术，实现轨道交通运行环境的数字化，可应用于障碍物智能检测、机房无人巡检等场景。1.3、业绩稳定增长，信号系统业务贡献主要收入公司近五年营收稳定增长，归母净利CAGR达59.58%。2017-2021年主营业务收入分别为

8.80/11.63/16.52/20.26/25.82亿元，CAGR达30.89%，整体呈现良好的增长趋势。近五年归母净利润分别为0.45/0.66/1.27/2.37/2.91亿元，CAGR达59.58%，公司盈利能力亮眼。信号系统业务贡献主要营收，CBTC逐步向I-CBTC、FAO系统过渡。信号系统项目总承包业务贡献主要收入，其中城轨新线收入占比（2021年）超80%。公司城轨新线业务中，CBTC系统将逐步向I-CBTC、FAO系统过渡，2021年交付项目中FAO收入占比最高，FAO系统将是未来产品发展主流趋势。近年来公司毛利率稳定上升，研发费用和管理费用大幅增长致净利率下滑。2019年来，公司毛利率持续提升，2022Q1-Q3实现毛利率36.95%，同比增长3.92pct，主要系信号系统总包业务增加，规模效应显现，产品趋向标准化，规模采购成本及项目成本下降，同时FAO系统项目交付增多推动产品结构改善。受研发费用率和管理费用率增长影响，公司近年来净利率出现下滑，2022Q1-Q3实现净利率9.60%，同降0.91pct。公司持续加大研发投入力度，推动第五代VBTC及第六代AVCOS系统的研发，当前这两款产品还未贡献收入，因此研发费用增长相比收入更加迅速。信号系统项目业务毛利率持续改善，其中城轨改造业务毛利率水平领先。上市前，受业务拓展及新技术的工程化应用影响，项目投入成本较高，公司整体毛利率较低。近两年公司主营业务综合毛利率连年上升，主要系贡献主要营收的信号系统总包业务毛利率水平提升。其中，城轨改造业务的毛利率水平最高，领先于城轨新线和重载铁路业务。公司还通过研发提升产品技术水平、联锁子系统逐步由分包商采购转为自主生产、提升管理水平等举措有效实现了降本增效。2、信号系统：轨交控制核心系统，市场空间广阔2.1、信号系统是城市轨道交通核心系统城市轨道交通信号系统行业属于城市轨道交通行业的中游。城市轨道交通产业链涉及面广，价值链条长，包括上游的规划设计咨询、中游的建设施工和装备制造、下游的运营及增值服务等。信号系统处于该产业链的中游，隶属于装备制造行业。信号系统是城市轨道交通自动化系统中的重要组成部分。城市轨道交通自动化系统包括3个集成系统和8个互联系统。其中，信号系统属于互联系统之一，是轨道交通列车运行的控制中枢，通过调节列车运行间隔和运行时分，实现列车运行的高效和指挥管理的有序，以保证和提高列车运行效率，是保障乘客生命安全和城市经济安全的关键核心系统，对技术的要求非常高，涉及到列车的安全性、稳定性和舒适性。城市轨道交通信号系统庞大，组成设备众多。信号系统主要包括列车自动监控（ATS）、列车自动防护（ATP）、计算机联锁（CI）和列车自动运行（ATO）四大子系统，通过车载设备、轨旁设备、车站和控制中心组成的控制系统完成对列车的运行控制，其中基础设备主要包括信号机、转辙机、列车位置检测设备（计轴器或轨道电路）、应答器、车地通信设备、发车表示器、紧急停车按钮等。随着系统的不断升级，列车行车间隔不断缩小，信号系统的技术水平不断提高。信号系统的发展早期历经固定闭塞、准移动闭塞阶段，目前城市轨交信号系统主要有CBTC、I-CBTC和FAO三种技术路线，技术水平依次提高。CBTC是城市轨道交通信号系统的主流产品，属国际第3代技术水平。FAO、I-CBTC均为在CBTC技术的基础上发展的升级产品，分别属国际第3.5代和第4代水平，是目前行业的主流发展趋势和主要技术路线。上述三种技术路线均已实现工程应用。在运行效率和智能化程度的要求不断提升的背景下，能够进一步解决通信和系统集约化问题的VBTC系统是当前的热点技术，未来，自主虚拟编组运行系统AVCOS将成为交通信号系统的发展方向。2.2、行业集中度较高，交控&卡斯柯占据半壁江山早期信号系统被海外厂商垄断，国内共有12家城市轨道交通信号系统总承包商。早期，国内的信号系统核心技术主要被西门子、阿尔斯通、泰雷兹等国外厂商所垄断。随着国产化推进，国内企业逐步破开技术壁垒。交控科技于2010年成为首家成功研制并应用自主化CBTC核心技术的厂商。随后，通号国铁等6家相继达成自主CBTC产品工程应用。其中，仅交控科技和华铁技术为自主研发，其余厂商早期均为通过引进外资厂商的技术开展业务。截至2021年末，国内已经有8家厂商实现了自主CBTC技术的工程应用，5家厂商实现了I-CBTC技术的工程应用，5家厂商实现了FAO技术的国内工程应用，分别是交控科技、泰雷兹、卡斯柯、富欣智控、众合科技。国内企业影响力持续提升，近年来市占率较高。尽管国外公司拥有核心技术，但是鉴于轨道交通信号系统行业本身的政策壁垒性，随着国内技术的突破和应用的推进，国外公司逐渐淡出国内市场。以中标线路为据计算中标率，交控科技和卡斯柯作为行业龙头，市占率维持领先地位，2022H1占据65%的市场份额；以中标金额为据计算中标率，2021年交控科技和卡斯柯市占率合计55%。2.3、短期：疫后有望加速城轨建设城市轨道交通处于高速发展期，运营里程维持较高增速。据城市轨道交通协会数据显示，2010年以来城市轨道交通运营里程数持续增长，2010至2021年间CAGR达到18.26%。截至2021年末我国城轨运营里程达到9206.8公里，同时在建里程自2017年以来一直保持在每年6000公里以上的高位。运营线路数量持续增长，截至2021年末我国城轨运营线路达到283条。在建线路受影响2021年出现回落，2021年末在建线路共计253条。近两年受影响城轨投资增速出现回落。可研批复投资额是城轨建设的前置指标，截至2021年末城轨可研批复投资额达到4.56万亿元，近两年可研批复投资额出现下滑主要系影响出行需求。由于城轨交通的建设周期较长，以地铁为例，通常工程可行性研究批复通过后还需要经历约5年的设计施工周期（线路设计2年+工程施工及运营3年）方可投入运营。随着“新10条”等防控措施不断优化落实，对出行的影响将逐渐消退，我们预计城轨可研批复投资及建设投资将恢复增长。随着疫后出行恢复，城轨客运量将逐渐恢复至疫前水平。受影响2020年城轨客运量同比减少26%，2021年客运量迅速回升至237.2亿人次，同比增长35%。2022年10月城轨客运量16.39亿人次，较2019年同期减少18.8%。从月度客运量数据来看，2020年1-3月、2021年1-2月、2022年4月至2022年5月客运量受到的小波冲击。随着各地防控政策的进一步优化和落实，出行需求逐渐恢复，城轨客运量将恢复至接近前水平，后续将维持增长。2.4、城轨系统改造方兴未艾，重载铁路市场广阔城镇化率提升叠加核心城市集聚效应，核心城市城轨长期空间较大。据国家统计局披露数据显示，“十三五”期间中国城镇化率提升了6.6%，截至2021年末中国城镇化率约64.7%，但较美国、日本等发达国家仍有较大差距。另一方面，随着核心城市人口的聚集效应凸显，人口在城市间流动的趋势也在凸显。核心城市群人口的集聚效应倒逼城际铁路、地铁等设施加快建设。因此我们认为未来城市化叠加城市群、都市圈人口聚集效应，将是城市轨道交通长期增长的驱动力。我国城轨人均拥有量持续增长。从国内来看，2012年以来单位城镇人口城轨拥有量持续高增，CAGR达到15%，预计受益于城轨持续加密需求，“十四五”期间单位城镇人口城轨拥有量将持续增长。我们基于城镇人口城轨人均拥有量（城轨里程/城镇人口）以及城轨车辆密度对“十四五”期间城轨里程及城轨车辆进行预测。假设：1）中国总人口增速放缓，2025年下降至0%；2）城镇化率缓慢温和提升，2025年达到66%；3）受城轨持续加密需求驱动，单位城镇人口城轨里程保持提升态势，但增速逐渐下降；4）考虑到城轨对于安全性要求较高，短期提速可能性较低，基于保守估计，假设“十四五”期间城轨车辆密度保持不变。预计城轨里程在2025年将超过1.3万公里。城轨持续投产释放城轨车辆配置需求，预计“十四五”期间城轨车辆稳定增长。在新建线路方面，2025年城市轨道交通信号系统市场容量为135亿元。截至2021年底，共有67个城市的城轨交通线网规划获批，全国各城市建设规划线路长度（不含已经开通运营的线路）合计6988.3公里。随着我国城轨市场的建设进入平稳发展阶段，每年城轨新增里程将趋于稳定，根据我们在前文中的预测，未来每年新增建设里程将在1000公里左右，我们假设目前CBTC信号系统造价800万元/公里，FAO信号系统造价1400万元/公里，后续随着信号系统不断更新迭代以及客户对系统智能化需求的提升，我们预计FAO系统的渗透率将逐年提升。在新建线路方面，我们预计2025年城市轨道交通信号系统市场容量为135亿元。在既有线路改造方面，2025年城市轨道交通信号系统市场容量为38亿元。城市轨道交通信号系统的改造周期一般在15年左右，国内的城市轨道交通信号系统从21世纪初至今经历了近20年的发展，早期地铁线路主要采用基于轨道电路系统的准移动闭塞信号系统，21世纪初投运的城轨线路的改造需求将逐步释放。假设2022年需要改造的线路为60公里，后续改造里程逐年增长。对既有线路进行升级的价格约为1400-1800万元/公里，以中位值造价1600万/公里计算，2025年城市轨道交通信号系统市场容量为38亿元。在重载铁路方面，城市轨道交通信号系统市场容量为286亿元。我国重载铁路目前没有装备标准的信号系统，仅有通用式机车信号和列车运行监控装置，万吨级的发车间隔在10分钟以上，现有设备难以满足日益增长的货运量需求，也逐渐接近大修期，因此具有较大的升级改造需求。重载铁路是我国专门运输大型货物的货运专线铁路，具有轴重大、牵引质量大、运量大等特点，我国重载铁路运营里程约7155公里。假设目前单公里造价在400万元，则重载铁路升级改造市场约为286亿元。3、交控科技：技术优势筑牢护城河，品质优良保障长久发展3.1、持续迭代创新，引领轨交系统发展持续迭代创新，突破技术垄断。公司秉承“应用一代、开发一代、研究一代”的创新路径，先后突破了第三代基于通信的列车控制系统（CBTC）、第四代全自动运行系统（FAO）的技术垄断，研发的第五代基于车车通信的列车运行控制系统（VBTC）已达到国际水平，并获得独立第三方的安全认证，后续将继续开展工程化的现场试验，在研的自主虚拟编组运行系统（AVCOS）作为国家示范工程，将在北京地铁11号线开展技术验证。国内首家掌握CBTC核心技术，打破海外厂商技术垄断。2010年，由公司研发的国内首个具有完全自主知识产权的CBTC系统在北京亦庄线顺利开通，解决了信号系统核心技术依赖海外的难题，为我国大规模城市轨道交通建设与运营提供了自主化技术与装备保障。亦庄线的顺利开通标志中国成为继德国（西门子）、法国（阿尔斯通、泰雷兹）、加拿大（庞巴迪）后第四个成功掌握CBTC核心技术并顺利开通应用实际工程的国家。公司牵头的重庆I-CBTC示范工程项目通过验收。近年来，我国各城市逐步形成轨道交通网络构架，但是不同线路的信号系统不兼容，导致车辆不能交叉运行，设备通用性低，培训和维护难度大、成本高。I-CBTC是CBTC的升级，基于统一规范和标准，实现不同厂商的信号设备互联互通，实现列车跨线运营，为轨交用户降低投资和运营成本，提高乘客出行效率，实现资源共享。2020年6月，重庆市发改委专家组验收通过由公司牵头的重庆I-CBTC示范工程项目，该示范工程突破了城市轨道交通互联互通的世界性难题，有利于实现中国城市轨道交通网络化运营和资源共享。FAO系统可实现全功能自动化运行。FAO是轨交信号系统的第四代产品，公司的FAO系统基于CBTC自主技术，自动化水平可达到GoA4级，是无人值守下的列车自动运行，可以实现列车唤醒、休眠、调整、停车、关闭车门、干扰事件下运行等均为自动运行模式，不需要司机或乘务员操作。2017年底，公司的FAO系统在北京燕房线开通，这是我国第一条全自主技术的全自动运行线路。截至2021年底，公司全功能开通运营的FAO线路已达160公里，处于行业领先水平。城市轨道交通新线建设中，全自动运行系统FAO占比呈上升趋势。2022年上半年，全国完成11条新线的信号系统招标工作，其中四条采用全自动运行系统FAO、一条采用车车通信。FAO系统收入占比增幅明显，未来将成为公司信号系统产品主流。近三年来，公司信号系统总包业务收入中，CBTC系统逐步向I-CBTC、FAO系统过渡，现阶段交付项目中FAO收入占比最高，2021年FAO收入占公司信号系统的55%，较2020年23%的占比水平增幅明显，未来FAO系统也将成为公司产品发展的主流趋势。VBTC是目前热点技术，公司产品已通过SIL4认证并开展现场实验。VBTC是以列车为中心的新型列车控制系统，大量精简了轨旁设备，降低了系统的复杂性;同时简化了系统数据交互的复杂度，缩短了通信的时间延迟，可以进一步缩短运行时间间隔。公司VBTC已完成原理和样机研制并通过SIL4安全等级认证，正在香港迪士尼线展开现场实验，已经取得在北京地铁11号线开展试运行的授权，即将于公司2022年7月中标的成都轨道交通30号线实现工程应用。AVCOS是城市轨道交通信号系统领域的发展方向。AVCOS从现有技术基于地面集中控制，转为以列车感知为核心的自主控制，利用人工智能、机器视觉、智能控制等新兴技术，使得轨道列车基于感知自主运行，并且实现灵活高效的虚拟动态编组技术，可提升城市轨道交通的整体运营安全水平，提高乘客服务水平，进一步降低建设和运营成本。3.2、全面把握行业机会，市占率维持TOP2地位创新优势打开全自动运行市场需求，发挥兼容优势拓展改造市场。公司利用自主CBTC技术高安全、高可靠的优势，扩大国内外市场占有率；积极发挥FAO创新优势，采用新技术满足快速增长的全自动运行市场需求；同时，对即将大规模出现的既有线路的改造需求，发挥同制式系统横向互联互通、兼容CBTC及轨道电路纵向互联互通和车车通信等技术优势，解决用户改造期间运营压力大、改造难的问题，提升既有线路改造市场份额。多措并举保持轨交信号系统行业市占率领先地位。1）将I-CBTC系统及FAO系统作为主力产品，继续确保主营业务的市场占有率和行业领先地位；2）以北京13号线扩能改造工程中标为契机，继续布局并开拓既有线路改造项目；3）积极推广下一代车车通信系统，力争尽快推进工程正式开通运营，打造行业标杆示范项目；4）加大运营维保和智能化装备的市场推广；5）加强智能列车鹰眼系统、天枢平台、IPSS及其他新产品市场推广及宣传力度，进一步打开产品的市场占有率，培育新的业务增长点。以全国公开中标线路和中标金额为依据计算，公司市占率自2019年起基本在20%以上，保持行业前两名水平。研发创新保持技术先进性，重载铁路业务有望快速增长。基于对CBTC核心技术的掌握，公司将移动闭塞技术应用在重载铁路市场并开发出相关产品，相比于原有LKJ系统可以缩短发车间隔，提高列车运行效率。公司于2019年中标朔黄重载铁路项目，负责提供既有信号系统、通信系统移动闭塞工程化改造服务。同时，公司持续研发创新，在多项系统技术均保持领先性：1）重载移动闭塞列车运行控制系统：在传统CBTC基础上，以重载列车349个运行场景为基础，突破重载列车空气制动模型、货运重载复杂站场北斗定位技术、重载列车完整性检测技术等核心创新点。2021年6月完成全球技术发布，计划应用于朔黄重载铁路；2）重载智能调车系统：利用视觉感知技术、北斗定位以及内燃机牵引制动控制自学习机制的自动驾驶技术，突破了大型铁路站场动态编组复杂过程完全依赖于人工的行业瓶颈，实现基于卫星定位和障碍物主动感知技术的平面自动化调车。智能调车系统已于2021年11月在万水泉南站成功完成了首次现场验证，调车效率显著提升，降低了司机工作强度。目前正在进行参数采集，高仿机车动力学模型处于设计阶段，计划今年完成室内测试演示平台搭建、新版硬件定型和产品优化工作。3）重载铁路智慧车站关键技术：目前处于开发阶段，已完成15个场景开发工作，正在进行室内测试，已在包神铁路万水泉南站完成关键技术验证。当前，重载铁路自动化程度仍较低，公司将发挥在城市轨道交通领域积累的移动闭塞和自动化技术优势，以及在朔黄铁路积累的重载移动闭塞科研成果优势，实现在重载铁路市场的快速增长。3.3、产品质量过硬，兼具高安全性和高可靠性公司产品故障率大幅低于进口，安全性有保障。公司的CBTC系统达到了IEC安全标准最高的安全等级SIL4级，公司提供CBTC核心设备的北京亦庄线获得国际独立第三方（劳氏）颁发的CBTC全功能载客运营安全认证。根据《中国轨道交通发展报告（2017年）》，公司的自主CBTC系统在开通第一年的故障率明显低于进口CBTC系统，公司故障率低于0.1，而进口CBTC系统故障率接近0.3，甚至大于0.4。比照最新国际标准，产品具备高可靠性。在效率方面，公司的CBTC系统实现了列车最小设计间隔90秒的安全追踪、平稳运行和精确停车，达到了CBTC技术的最新国际标准IEEE1474.1-2004的要求。该标准规定了CBTC系统的基本功能和性能参数，代表了CBTC技术的最高水平。西门子、阿尔斯通、泰雷兹等世界一流公司也都按照此标准进行系统开发。3.4、定增助力AVCOS研发，多项关键技术实现突破其中，自主虚拟编组运行系统建设项目主要建设内容为AVCOS系统研发，包括列车自主感知防护系统、车载虚拟编组协同控制系统、列车一体化平台及网络等。“自主虚拟编组运行系统”的内涵为“全自主运行、虚拟连挂灵活编组”:“全自主运行”是指从传统的地面集中控制，转为以列车感知为核心的自主、自治控制。系统基于视觉以及线路的空间占用关系控制列车运行，列车可以行驶到任何线路，可以加车到任何线路参与混跑，不依赖地面接口的统一，可实现不同线路的互联互通。“虚拟连挂灵活编组”是指列车间通过无线通信匹配，打破既有闭塞限制，实现无需物理车钩的车与车的联系。列车可以在运行过程中动态改变自己的“构成”，根据客流情况灵活配置编组，根据不同区段、时段的客流需求而改变列车编组长度，从而较好地适应客流时间分布规律。当前公司AVCOS系统多个关键技术已实现突破。①在智能列车鹰眼（TES）方面，结合机器视觉、多传感器融合智能感知等技术，提高列车自主感知及控制能力，保障列车行车安全。②虚拟编组方面，利用车车通信及协同控制技术建立列车间的虚拟耦合，当前已完成样机研制，2022年在北京地铁11号线完成技术验证。③灵活编组方面，在全自动运行系统的基础上实现两列列车全自动连挂解编能力，当前已基本确定面向全场景的方案，核心关键技术也已获得阶段性突破，目前处于产品开发阶段，计划于2022年末及2023在北京3/12号线、19号线验证并优化。4、盈利预测公司的盈利预测主要是基于对公司分业务盈利预测得到的。根据我们对公司合并利润表的分析预测结果，预计公司22/23/24年营业收入分别为22.5/27.2/32.7亿元，对应同比增速分别为-13%/21%/20%；预计毛利率分别为37%/38%/39%。盈利预测是由公司几大业务的收入预测汇总而得到的，公司各业务预测具体如下：（1）信号系统项目总承包：该业务是公司的主要营收来源，其主营业务收入与之前年度中标项目数量息息相关。而2020及2021年受到及招标公司的区域因素影响，公司中标数量的下滑会拖累2022年主营业务收入。但综合公司日前在手订单及2022年中标项目数量，公司有能力在2023年扭转信号系统业务收入下滑的情况。截至2022年7月31日，公司2022年累计中标金额为19.96亿元，其中信号系统新增中标额19.69亿元，含4条新建线路和3条延长线。截至2022年6月30日，公司在手订单金额合计54.32亿元。因此我们预计2022-2024年公司信号系统项目总承包营业收入分别为